过失速点的带间隙叶栅流动结构.pdf

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1、文章编号：2095-1248（2016）03-0011-07航空宇航工程过失速点的带间隙叶栅流动结构王建明，桂琳，马驰，王涵，陈超（沈阳航空航天大学航空航天工程学部（院），沈阳110136）摘要：航空发动机压气机的非稳定工况取决于叶片的失速现象，失速会导致压气机性能的急剧下降，研究失速时叶栅流场结构对于预测喘振等不稳定现象具有重要意义。以ＮＡＣＡ64-Ａ905型叶片为基础建立移动端壁模型，数值模拟了间隙高度为2％叶片弦长、攻角从-2°至30°的压气机叶栅通道流动情况，通过过失速点时的速度、流线和静压分布等研究其

2、流动结构。结果表明，叶片处于过失速状态时，其附面层的分离状态沿叶高方向不同，泄漏涡会抵抗叶片顶部区域附面层分离，而通道涡有促进叶片根部附面层分离的作用，所以沿叶高方向分离逐渐减弱，且随着攻角的增大，叶片根部分离现象更明显。关键词：压气机叶栅；移动端壁；过失速点；流动结构中图分类号：Ｖ213.3文献标志码：Ａdoi：10．3969／ｊ．ｉｓｓｎ．2095-1248．2016．03．002FlowstructurewithclearanceinaPost-stallconditionＷＡＮＧＪｉａｎ-ｍｉｎｇ，ＧＵ

3、ＩＬｉｎ，ＭＡＣｈｉ，ＷＡＮＧＨａｎ，ＣＨＥＮＣｈａｏ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ110136，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｕｎｓｔｅａｄｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｅｒｏ-ｅｎｇｉｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｄｅｐｅｎｄｓｏｎｔｈｅｂｌａｄｅｓｔａｌｌ．Ｓｔａｌｌｃａｎｌｅａｄｔｏｔｈｅｓｈａｒｐｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓ

4、ｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔａｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｖａｌｕｅｉｎｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｕｎｓｔａｂｌｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｓｔａｌｌ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｍｏｖｉｎｇｅｎｄ-ｗａｌｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＮＡＣＡ64-Ａ905．Ｔｈｅｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｎｗｈｉｃｈｃｌｅａｒａｎｃｅｓｉｚｅｓｗｅｒｅ2％（ｃｃｉｓｔｈｅｂｌａｄｅｃｈｏｒｄ）ａｎｄｔｈｅｓｔａｌｌｉｎｃｉｄｅｎｃｅｓｖａｒｉｅｄｆｒｏｍ-2°ｔｏ30°

5、，ｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ，ｔｈｅｓｔｒｅａｍｌｉｎｅａｎｄｔｈｅｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅａｔｔｈｅｐｏｓｔ-ｓｔａｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｗｈｅｎｔｈｅｂｌａｄｅｉｓｉｎａｐｏｓｔ-ｓｔａｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｖｏｒｔｅｘｃａｎｒｅｓｉｓｔｔｈｅｂｏｕｎ

6、ｄａｒｙｌａｙｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎｂｌａｄｅｔｉｐｒｅｇｉｏｎ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｐａｓｓａｇｅｖｏｒｔｅｘｃａｎｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｎｂｌａｄｅｒｏｏｔｒｅｇｉｏｎ，ｈｅｎｃｅｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙａｌｏｎｇｔｈｅｂｌａｄｅｈｅｉｇｈｔ．Ｔｈｅｂｌａｄｅｒｏｏｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓａｓｔｈｅｉｎｃｉｄｅｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Keywords：ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｃａｓｃａｄｅ；ｍｏｖ

7、ｉｎｇｅｎｄｗａｌｌ；ｐｏｓｔ-ｓｔａｌｌ；ｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅ随着压气机载荷的不断增高，对其工作条件围由其稳定裕度即压气机的工作点和失速边界点［1］稳定性的要求也越来越高，压气机的稳定工作范（即失速攻角处）之间的流量所决定。失速是收稿日期：2015-12-01基金项目：航空科学基金（项目编号：2011ＺＡ54002）作者简介：王建明（1975-），男，辽宁昌图人，博士，副教授，主要研究方向：流体机械空气动力学，Ｅ-ｍａｉｌ：ｊｍｗａｎｇ75@163．ｃｏｍ。12沈阳航空航天大学学报第33卷指攻角超过某一

8、临界值时，叶片叶背表面附面层算域全部为六面体网格，计算域网格如图1所示。将发生分离、升力急剧下降而不能保持正常飞行边界条件与实验的工况条件一致，流场边界设为的现象。压气机叶片失速不稳定流态会导致压气周期性边界条件，入口速度为38.3ｍ／ｓ，出口设［9］机性能急剧降低，严重时还会造成压气机喘振。为压力出口，为大气压力。参考韩少冰、吴艳［10］因此了解过失速点流场特性对进一步预估压气机辉等